燃氣成分及其含量對氣體機燃燒過程的影響.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴重，天然氣作為一種清潔能源備受重視。不同地區(qū)天然氣成分差異及含量影響天然氣發(fā)動機的燃燒過程及排放特性。在甲烷中添加其它氣體，研究其成分及含量對燃燒過程及排放的影響，對于天然氣發(fā)動的標定和排放控制策略的制定具有指導價值，對于了解各地氣源的燃燒特性也具有重要意義。
　　本課題以WP7天然氣發(fā)動機作為研究對象，利用多組分氣體燃燒的詳細化學動力學模型對點火、火焰?zhèn)鞑ズ团艢馕廴疚锏纳蛇^程仿真模擬，并用缸內壓力曲

2、線進行模型的有效性驗證。利用驗證后的計算模型，分析并歸納了在甲烷中添加不同比例的氫氣、丙烷和EGR氣體對燃燒放熱速率、缸內溫度、缸內壓力變化及CO、NO生成規(guī)律的影響。
　　分析摻氫比的計算結果可知:隨著燃氣中氫氣比例的增大，缸內放熱越來越快，提高了缸內燃燒速度，使得燃燒持續(xù)期變短，增大缸內的燃燒溫度和壓力。摻氫比為25％時的最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時有所提高，轉速為1600r/min時，提高了14.78％;轉速為2100r/min

3、時，提高了17.23％。最大爆發(fā)壓力所對應的相位角逐漸靠近上止點。但是由于氫氣提高了缸內的燃燒溫度，為氮氧化物的形成提供了有利條件，導致NO的排放有所升高。曲軸轉角位于ATDC50°，轉速為1600r/min時，摻氫比為25％時的NO含量比沒有摻氫時高，轉速為1600r/min時，高了1倍;轉速為2100r/min時，高了1.3倍。
　　加入不同比例的丙烷，對發(fā)動機燃燒過程和排放的影響趨勢與氫氣相似。缸內最高壓力和最高溫度隨丙烷占

4、比的增大而增大。發(fā)動機的轉速為1600r/min，曲軸轉角位于ATDC50°，燃氣中丙烷占比為25％時的NO含量比較高，發(fā)動機的轉速為1600r/min時，是沒有丙烷時的1.84倍，最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時提高了11.1％;轉速為2100r/min時，是沒有丙烷時的1.92倍，最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時提高了12.8％。
　　在發(fā)動機氣缸內加入廢氣，并使廢氣量逐漸增大，研究了EGR率對發(fā)動機燃燒和排放的影響規(guī)律。研究結果表明，發(fā)動機

5、EGR率的升高使燃燒放熱速率降低，這是廢氣的稀釋作用及其熱容作用吸收燃燒放熱的原因導致的。由于放熱速率的降低，導致缸內最高平均爆發(fā)壓力和最高平均溫度隨著EGR率的增大而降低。廢氣再循環(huán)對排放的影響也很明顯，隨著EGR率的升高NO的排放明顯降低，曲軸轉角位于ATDC50°，當發(fā)動機的轉速為1600r/min時，EGR率為20％的NO排放比沒有EGR時降低了94.8％;轉速為2100r/min時，EGR率為16％的NO排放比沒有EGR時降低